基本介紹
- 中文名：鋼結構建築
- 外文名：steel structure
- 優點：施工期短、抗震性好、綠色環保
- 缺點：耐熱不耐火、耐腐蝕性差
- 發展：前景廣闊，未來發展趨勢
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簡介
鋼結構建築是以建築鋼材構成承重結構的建築。通常由型鋼和鋼板製成的梁、柱、桁架等構件構成承重結構。其與屋面、樓面和牆面等圍護結構，共同組成整植的建築物。
建築型鋼通常指熱軋成型的角鋼、槽鋼、工字鋼、H型鋼和鋼管等。由其構件構成承重結構的建築稱型鋼結構建築。另外由薄鋼板冷軋成型的、卷邊或不捲邊的L形、U形、Z形和管形等薄壁型鋼，以及其與小型鋼材如角鋼、鋼筋等製成的構件所形成的承重結構建築，一般稱輕型鋼結構建築。還有採用鋼索的懸索結構建築等，也屬鋼結構建築。
鋼材的強度和彈性模量較高，材質均勻，製成的鋼結構塑性和韌性好、精確度高、安裝方便、工業化程度高、施工較快，但耐鏽蝕性和耐火性差，需要經常維護。
優缺點
優點
1.大大節約施工時間，施工不受季節影響
2.增大住宅空間使用面積，減少建築垃圾和環境污染
3.建築材料可重複利用，拉動其他新型建材行業的發展
4.抗震性能好，使用中易於改造、靈活方便,給人帶來舒適感等等
5.強度高、自重輕，構件安全富裕度高，降低建築物造價
6.符合國家可持續發展戰略，低碳、綠色、環保、節能等是國家重點支持的產業
缺點
由於土地資源不可再生，建設部已下令禁止使用傳統的粘土磚，同時，我國的鋼產量已達10億噸，嚴重供過於求的狀況已迫使鋼鐵企業另闢蹊徑，引進國外已經成熟的鋼結構住宅建築體系，同時為建築業和鋼鐵業找到了新的出路，因此，鋼廠和建材企業走在了鋼結構住宅的前列。
1.耐熱不耐火，需要表面塗裝防火塗料
2.易受腐蝕，表面需塗裝防腐塗料，減少或避免腐蝕，提高耐久年限
發展
實例
近幾年，鋼結構建築相比於磚混結構建築在環保、節能、高效、工廠化生產等方面具有明顯優勢。深圳高 325米的地王大廈、上海浦東高421米的金茂大廈、北京的京廣中心、鳥巢、央視新大樓、水立方等大型建築都採用了鋼結構，北京、上海、山東、遼寧、內蒙等省市已開始進行鋼結構住宅試點，其中，北京金宸公寓已被列為建設部住宅鋼結構體系示範工程。高層鋼結構建築屢見不鮮人們預料21世紀是金屬結構的世紀，鋼結構將成為新建築時代的脊樑。人類自 17世紀70年代開始使用生鐵，19世紀初開始使用熟鐵建造橋樑和房屋，鋼結構發展的歷史要比鋼筋混凝土結構發展的歷史悠久，它的生命力也是越來越強。在美國，低層建築如兩層樓以下的非居住型建築市場已有70%以上是建築金屬製品。全世界至今已完成的101幢超高層建築中，鋼筋混凝土結構16幢，純鋼結構 59幢，不同形式的鋼砼混合結構27幢；可以看出鋼結構的發展必將促使建築業、冶金工業、機械工業、汽車工業、農業、石油工業、商業、交通運輸業得到迅速發展。
亞洲最大鋼結構植物館——2013年1月23日，中國青島世園會植物館主體封頂，外形規劃設計為樹葉形狀。植物館工程位於天水路以北，百果山森林公園內，占地面積2.44公頃，總建築面積22749平方米，其中，地上建築面積13522平方米，地下建築面積9227平方米，是亞洲最大的鋼結構植物館之一，工程總造價為2.93億元。
因其外形為樹葉形狀，共所需鋼結構約3000噸，拼裝桿件14000多根，焊縫總長17000多米，特製玻璃15000多塊，因此施工難度大，工序極其嚴格。結構現場拼接及焊接任務特別重，吊裝難度特別大，僅現場拼接的鋼結構焊縫總長度就有17000多米，相當於1萬噸常規鋼結構工程的焊接量。
優勢
鋼材的“容重與強度比”一般小於木材、混凝土和磚石，因此鋼結構比較輕，與鋼筋混凝土結構相比要輕 30%-50%；另外鋼結構斷面小，與鋼筋混凝土結構相比可增加建築有效面積8%左右。我國二十世紀初建造的松花江鋼桁橋、黃河大橋、上海國際飯店等就採用了鋼結構；新中國成立後，我國民用高層建築鋼結構發展速度進一步加快，全國十幾幢高層鋼結構建築中北京就占了六幢：京廣中心(208米高)、京城大廈 (182米高)、國貿大廈(155.2米高)、長富宮飯店(90.9米高)、香格里拉飯店(82.7米高)、中國工商銀行總行(48.3米高)，還有正在建設中的國家大劇院工程。全國上百個大小機場都將設計採用鋼結構，以加快建設速度和增大空間。由此可見，高速度發展的經濟需要鋼結構。
條件
政策、技術條件已經具備。今年年初，建設部、國家冶金工業局聯合組織建築用鋼技術協調組制定《國家建築鋼結構產業“十五”計畫和2015年發展規劃綱要》。綱要中明確闡述：鋼結構具有強度高、自重輕、抗震性能好、施工速度快、地基費用省、占地面積小、工業化程度高、外形美觀等一系列優點，此外，鋼結構建築還具有良好的空間感，可設計成大量開放型辦公室圍繞著空中花園、中央天井加上合理的電梯設計可達到最低的能源消耗。因此鋼結構又是環保型和節能型建築結構。與混凝土結構相比它是環保型和可再次利用的、易於產業化的結構，已開發國家在房屋建築中廣泛採用鋼結構。金融街是北京最具現代化氣息的街區，鑒於鋼結構住宅有上述諸多優勢，作為目前金融街上唯一的高檔公寓，為了創造更舒適的空間感和更加節約能源，金宸公寓設計成了鋼結構高品位住宅，並被評為綱要公布後北京首家建設部住宅鋼結構體系示範工程，也是北京目前唯一的小高層鋼結構住宅項目。
基礎
鋼產品和建築鋼材品種的增加為鋼結構的發展打下了良好的基礎。我國從1996年鋼產量突破1億噸，已成為世界的鋼鐵大國，隨著國家二十一世紀狠抓冶金科技進步，提高我國鋼鐵工業的技術水平和裝配水平，到2020年前後我國有望成為世界的鋼鐵強國。過去長期不能生產的H型鋼，現在已可以在“馬鋼”、“萊鋼”和鞍山第一軋鋼廠生產了。 H型鋼的最大截面已達700mm，年產能力可達140萬噸，輕鋼結構用的彩色鋼板目前年生產能力已達70—90萬噸，冷彎型鋼年生產能力約120萬噸。這為鋼結構建築的發展奠定了基礎。“十五”期間建築鋼結構的發展目標，是爭取達到每年建築鋼結構用鋼材占全國鋼材總產量的3%。2015年建築鋼結構的發展目標，是爭取每年全國建築鋼結構的用鋼量達到鋼材總量的6%。由此可見，我國建築鋼結構的發展將上一個新台階。高效的焊接工藝和新的焊接、切割設備的套用。如各種反面襯墊方法的雙面成型單絲和多絲埋弧焊、龍門架工字梁雙側雙絲快速焊接生產線、各種數控火焰機和雷射切割機，為鋼結構高效製作和生產高質量產品創造了良好條件。高效焊接材料的使用，如氣體保護焊和自保焊藥芯焊絲以及各種高效焊條，到 2005年要占焊接材料總產量的40%左右；摩擦型強力螺栓和採用扭力自動控制方法以及防腐、防火等新工藝、新材料的開發等都為深入發展鋼結構工程創造了良好的條件。
發展模式
節能、高效、環保與產業化。20世紀後幾年，我國城鎮住宅建設以每年竣工面積4.4億平方米，總產值 6000億元(約占GDP9%)的建設迅猛發展，住宅產業成為國民經濟中新世紀的新的增長點。實現住宅產業現代化，解決目前住宅建設中存在工業化水平低，部品化率低以及住宅用材檔次低，壽命低，實心黏土磚能耗高，不利於環保等問題，已被列入新世紀急待解決的問題。我國建築行業要求全行業研究鋼結構在各類建築中套用的新體系，擴大其套用範圍，發展多層鋼結構建築。國際上，美國設計師和結構師非常重視研究金屬結構及其耐用性、實用性和經濟性，歐洲專家們提出，鋼結構具備綠色建築的條件，即為有利於保護環境，節約能源的建築。他們認為金屬結構建築具有良好的空間感，能夠實現創新的規劃和空間設計，建築，不光是居住、使用，更應考慮為人創造更舒適的空間，節約能源的空間。日本1998年鋼產量5900萬噸，建築結構用鋼量占13%，而鋼結構住宅在建築結構用鋼中占了相當大的比例，香港更是高樓大廈到處林立。台灣地震，明顯看出鋼結構建築優於鋼筋混凝土建築；從地震破壞情況看，一般的多層住宅基本全部塌為平地，而鋼結構建造的住宅沒有倒塌的，因此台灣當局要求多層房屋建築一律要用鋼結構。我國多層住宅和小高層住宅採用鋼結構的試點，從天津開始。天津市採用三種不同結構，不同牆體材料，不同施工方法的方案。啟動20萬平方米以上的規模試點工程。其一是採用方鋼管混凝土柱大開間結構形式；其二採用鋼骨桁架結構形式；其三採用鋼管混凝土結構形式。三種結構的平方米用鋼量都小於鋼筋混凝土結構的用鋼量。在青島、上海及新疆都列出一定面積的房屋住宅工程進行試點。由於目前我國 “鋼住宅”剛剛起步，很多結構都無法批量生產，因此，鋼結構會要比混凝土結構貴一些。北京金宸公寓的建設單位經過計算認為，儘管總體上鋼結構的價格還比較高，但由於工期短、能耗少、使用率高、品質檔次提高，因此綜合造價並不高，同時，由於這是北京首座鋼結構住宅示範工程，因此，供應商都以最優惠的價格提供鋼結構部品，總造價與混凝土結構差不多。
